Metamath Proof Explorer


Theorem tgcmp

Description: A topology generated by a basis is compact iff open covers drawn from the basis have finite subcovers. (See also alexsub , which further specializes to subbases, assuming the ultrafilter lemma.) (Contributed by Mario Carneiro, 26-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion tgcmp B TopBases X = B topGen B Comp y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid topGen B = topGen B
2 1 iscmp topGen B Comp topGen B Top y 𝒫 topGen B topGen B = y z 𝒫 y Fin topGen B = z
3 2 simprbi topGen B Comp y 𝒫 topGen B topGen B = y z 𝒫 y Fin topGen B = z
4 unitg B TopBases topGen B = B
5 eqtr3 topGen B = B X = B topGen B = X
6 4 5 sylan B TopBases X = B topGen B = X
7 6 eqeq1d B TopBases X = B topGen B = y X = y
8 6 eqeq1d B TopBases X = B topGen B = z X = z
9 8 rexbidv B TopBases X = B z 𝒫 y Fin topGen B = z z 𝒫 y Fin X = z
10 7 9 imbi12d B TopBases X = B topGen B = y z 𝒫 y Fin topGen B = z X = y z 𝒫 y Fin X = z
11 10 ralbidv B TopBases X = B y 𝒫 topGen B topGen B = y z 𝒫 y Fin topGen B = z y 𝒫 topGen B X = y z 𝒫 y Fin X = z
12 bastg B TopBases B topGen B
13 12 adantr B TopBases X = B B topGen B
14 13 sspwd B TopBases X = B 𝒫 B 𝒫 topGen B
15 ssralv 𝒫 B 𝒫 topGen B y 𝒫 topGen B X = y z 𝒫 y Fin X = z y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z
16 14 15 syl B TopBases X = B y 𝒫 topGen B X = y z 𝒫 y Fin X = z y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z
17 11 16 sylbid B TopBases X = B y 𝒫 topGen B topGen B = y z 𝒫 y Fin topGen B = z y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z
18 3 17 syl5 B TopBases X = B topGen B Comp y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z
19 elpwi u 𝒫 topGen B u topGen B
20 simprr B TopBases X = B u topGen B X = u X = u
21 simprl B TopBases X = B u topGen B X = u u topGen B
22 21 sselda B TopBases X = B u topGen B X = u t u t topGen B
23 22 adantrr B TopBases X = B u topGen B X = u t u y t t topGen B
24 simprr B TopBases X = B u topGen B X = u t u y t y t
25 tg2 t topGen B y t w B y w w t
26 23 24 25 syl2anc B TopBases X = B u topGen B X = u t u y t w B y w w t
27 26 expr B TopBases X = B u topGen B X = u t u y t w B y w w t
28 27 reximdva B TopBases X = B u topGen B X = u t u y t t u w B y w w t
29 eluni2 y u t u y t
30 elunirab y w B | t u w t w B y w t u w t
31 r19.42v t u y w w t y w t u w t
32 31 rexbii w B t u y w w t w B y w t u w t
33 rexcom w B t u y w w t t u w B y w w t
34 30 32 33 3bitr2i y w B | t u w t t u w B y w w t
35 28 29 34 3imtr4g B TopBases X = B u topGen B X = u y u y w B | t u w t
36 35 ssrdv B TopBases X = B u topGen B X = u u w B | t u w t
37 20 36 eqsstrd B TopBases X = B u topGen B X = u X w B | t u w t
38 ssrab2 w B | t u w t B
39 38 unissi w B | t u w t B
40 simplr B TopBases X = B u topGen B X = u X = B
41 39 40 sseqtrrid B TopBases X = B u topGen B X = u w B | t u w t X
42 37 41 eqssd B TopBases X = B u topGen B X = u X = w B | t u w t
43 elpw2g B TopBases w B | t u w t 𝒫 B w B | t u w t B
44 43 ad2antrr B TopBases X = B u topGen B X = u w B | t u w t 𝒫 B w B | t u w t B
45 38 44 mpbiri B TopBases X = B u topGen B X = u w B | t u w t 𝒫 B
46 unieq y = w B | t u w t y = w B | t u w t
47 46 eqeq2d y = w B | t u w t X = y X = w B | t u w t
48 pweq y = w B | t u w t 𝒫 y = 𝒫 w B | t u w t
49 48 ineq1d y = w B | t u w t 𝒫 y Fin = 𝒫 w B | t u w t Fin
50 49 rexeqdv y = w B | t u w t z 𝒫 y Fin X = z z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z
51 47 50 imbi12d y = w B | t u w t X = y z 𝒫 y Fin X = z X = w B | t u w t z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z
52 51 rspcv w B | t u w t 𝒫 B y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z X = w B | t u w t z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z
53 45 52 syl B TopBases X = B u topGen B X = u y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z X = w B | t u w t z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z
54 42 53 mpid B TopBases X = B u topGen B X = u y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z
55 elfpw z 𝒫 w B | t u w t Fin z w B | t u w t z Fin
56 55 simprbi z 𝒫 w B | t u w t Fin z Fin
57 56 ad2antrl B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z z Fin
58 55 simplbi z 𝒫 w B | t u w t Fin z w B | t u w t
59 58 ad2antrl B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z z w B | t u w t
60 ssrab z w B | t u w t z B w z t u w t
61 60 simprbi z w B | t u w t w z t u w t
62 59 61 syl B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z w z t u w t
63 sseq2 t = f w w t w f w
64 63 ac6sfi z Fin w z t u w t f f : z u w z w f w
65 57 62 64 syl2anc B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f f : z u w z w f w
66 frn f : z u ran f u
67 66 ad2antrl B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w ran f u
68 ffn f : z u f Fn z
69 dffn4 f Fn z f : z onto ran f
70 68 69 sylib f : z u f : z onto ran f
71 70 adantr f : z u w z w f w f : z onto ran f
72 fofi z Fin f : z onto ran f ran f Fin
73 57 71 72 syl2an B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w ran f Fin
74 elfpw ran f 𝒫 u Fin ran f u ran f Fin
75 67 73 74 sylanbrc B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w ran f 𝒫 u Fin
76 simplrr B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w X = z
77 uniiun z = w z w
78 ss2iun w z w f w w z w w z f w
79 77 78 eqsstrid w z w f w z w z f w
80 79 ad2antll B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w z w z f w
81 fniunfv f Fn z w z f w = ran f
82 68 81 syl f : z u w z f w = ran f
83 82 ad2antrl B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w w z f w = ran f
84 80 83 sseqtrd B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w z ran f
85 76 84 eqsstrd B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w X ran f
86 67 unissd B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w ran f u
87 20 ad2antrr B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w X = u
88 86 87 sseqtrrd B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w ran f X
89 85 88 eqssd B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w X = ran f
90 unieq v = ran f v = ran f
91 90 rspceeqv ran f 𝒫 u Fin X = ran f v 𝒫 u Fin X = v
92 75 89 91 syl2anc B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z f : z u w z w f w v 𝒫 u Fin X = v
93 65 92 exlimddv B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z v 𝒫 u Fin X = v
94 93 rexlimdvaa B TopBases X = B u topGen B X = u z 𝒫 w B | t u w t Fin X = z v 𝒫 u Fin X = v
95 54 94 syld B TopBases X = B u topGen B X = u y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z v 𝒫 u Fin X = v
96 95 expr B TopBases X = B u topGen B X = u y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z v 𝒫 u Fin X = v
97 96 com23 B TopBases X = B u topGen B y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z X = u v 𝒫 u Fin X = v
98 19 97 sylan2 B TopBases X = B u 𝒫 topGen B y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z X = u v 𝒫 u Fin X = v
99 98 ralrimdva B TopBases X = B y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z u 𝒫 topGen B X = u v 𝒫 u Fin X = v
100 tgcl B TopBases topGen B Top
101 100 adantr B TopBases X = B topGen B Top
102 1 iscmp topGen B Comp topGen B Top u 𝒫 topGen B topGen B = u v 𝒫 u Fin topGen B = v
103 102 baib topGen B Top topGen B Comp u 𝒫 topGen B topGen B = u v 𝒫 u Fin topGen B = v
104 101 103 syl B TopBases X = B topGen B Comp u 𝒫 topGen B topGen B = u v 𝒫 u Fin topGen B = v
105 6 eqeq1d B TopBases X = B topGen B = u X = u
106 6 eqeq1d B TopBases X = B topGen B = v X = v
107 106 rexbidv B TopBases X = B v 𝒫 u Fin topGen B = v v 𝒫 u Fin X = v
108 105 107 imbi12d B TopBases X = B topGen B = u v 𝒫 u Fin topGen B = v X = u v 𝒫 u Fin X = v
109 108 ralbidv B TopBases X = B u 𝒫 topGen B topGen B = u v 𝒫 u Fin topGen B = v u 𝒫 topGen B X = u v 𝒫 u Fin X = v
110 104 109 bitrd B TopBases X = B topGen B Comp u 𝒫 topGen B X = u v 𝒫 u Fin X = v
111 99 110 sylibrd B TopBases X = B y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z topGen B Comp
112 18 111 impbid B TopBases X = B topGen B Comp y 𝒫 B X = y z 𝒫 y Fin X = z